Fraunhofer ISC und IPPM Technologies entwickeln biologisch abbaubaren Haarfestiger
Haarsprays und Haarfestiger gehören zu den meistgenutzten
Kosmetikprodukten weltweit – und leider auch zu den umweltproblematischen.
Die darin enthaltenen synthetischen Polymere sind biologisch nicht
abbaubar, passieren Kläranlagen nahezu ungehindert und reichern sich als
Mikroplastik in Gewässern, Böden und letztlich auch in der menschlichen
Nahrungskette an. Eine echte, vollständig bioabbaubare Alternative für den
Bereich Hairstyling fehlte bislang auf dem Markt – eine Herausforderung
für die Materialforschung, der sich das Fraunhofer-Institut für
Silicatforschung ISC und der Industriepartner IPPM Technologies GmbH
gestellt haben.
Gemeinsam haben Fraunhofer ISC und IPPM eine innovative Lösung mit
umweltfreundlichen Materialien entwickelt: ein festigendes Haarspray auf
Basis von Kieselsäure, das vollständig biologisch abbaubar ist und in
seiner Festigungsleistung mit etablierten Marktprodukten mithalten kann.
Konsumenten fordern nachhaltige Alternativen
Politische Maßnahmen wie das seit 2023 EU-weite Verbot von synthetischen
Kunststoff-Mikropartikeln in Kosmetikprodukten und ein wachsendes
Umweltbewusstsein erhöhen den Druck auf die Kosmetikindustrie, Produkte
ohne problematische Inhaltsstoffe zu entwickeln. Während
Haarpflegeprodukte wie Shampoos inzwischen oft ohne Silikone oder
synthetische Emulgatoren auskommen, fehlen bei Haarstyling-Produkten
bisher noch vollständig biologisch abbaubare Lösungen. Die marktführenden
Haarfestiger setzen weiterhin auf umwelt-belastende Kunststoffe wie
Polyvinylpyrrolidonderivate oder Polyacrylate kombiniert mit Tensiden,
Filmverbesserern und UV-Schutz. Diese bilden nach dem Aufsprühen einen
wasserunlöslichen Film auf dem Haar, der sich beim Duschen nur teilweise
ablöst. Die Folge: beschwertes Haar mit weniger Volumen – und Mikroplastik
im Abwasser.
Die Lösung: natürlicher Wirkstoff, neuartiger Mechanismus
Der Schlüssel der Entwicklung liegt in der gezielten Nutzung von
Kieselsäure – einem in der Natur allgegenwärtigen, für Mensch und Umwelt
unbedenklichen Stoff. Kieselsäure ist natürlicher Bestandteil unserer
Umwelt. Sie kommt in Meeren und Böden vor und gelangt über Plankton und
Pflanzen auch in unsere Nahrung. Sie ist weder toxisch noch schädlich,
sondern wird sogar mit positiven Effekten wie Knochen- und
Hautregeneration in Verbindung gebracht.
Technologischer Durchbruch: Kieselsäurevorstufen vernetzen direkt auf dem
Haar
Anders als herkömmliche Produkte, die gelöste Kunststoffe enthalten, setzt
die Neuentwicklung auf molekulare Vorstufen. Mithilfe eines speziell
entwickelten Mikrowellenverfahrens synthetisierte das Projektteam
sogenannte Silica-Cluster: chemisch vernetzte Kieselsäurevorstufen, die in
einer auf natürlichen Inhaltsstoffen basierenden Formulierung lagerstabil
in einer Sprühdose konfektioniert werden können.
Besonders innovativ ist der zugrunde liegende Wirkmechanismus: Anders als
bei herkömmlichen Produkten, bei denen die gelösten synthetischen
Kunststoffe als Film auf dem Haar abgelagert werden, sorgen die
molekularen Vorstufen erst beim Aufsprühen für eine augenblickliche
Vernetzungsreaktion. So entsteht ein dünner, geschmeidiger Kieselsäurefilm
direkt auf der Haaroberfläche und festigt das Haar.
Leistungsstark und rückstandsfrei
In normierten Vergleichstests erzielt das neue Produkt eine
konkurrenzfähige, teils sogar überlegene Festigungswirkung gegenüber
etablierten Marktprodukten. Die äußere Schuppenschicht des Haares wird
geglättet, die Haaroberfläche wird gleichmäßiger und weniger Reibung
entsteht. Dadurch fühlt sich das Haar gleichzeitig kräftig und geschmeidig
an und gibt der Frisur den gewünschten Halt. Beim Waschen löst sich der
Kieselsäurefilm vollständig auf und bildet natürliche, wasserlösliche
Monokieselsäure, die das Trinkwasser nicht belastet und unbedenklich für
die Umwelt ist. Da sich keine Rückstände auf dem Haar bilden, bleibt das
natürliche Haarvolumen erhalten. Die Silica-Cluster könnten also in
Zukunft die in der Umwelt problematischen Kunststoffe wie
Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylacetat, Polyurethane, Polyacrylate oder
Silikone in Haarsprays und anderen Stylingprodukten ersetzen.
Nachhaltige Entwicklung dank Forschungsförderung
Die Entwicklung markiert einen wichtigen Schritt hin zu nachhaltigem
Haarstyling ohne Umweltkompromisse. Sie wurde im Rahmen eines ZIM-
Kooperationsprojekts (Zentrales In-novationsprogramm Mittelstand)
öffentlich gefördert. Die Kombination von anwendungs-orientiertem
Material-Knowhow des Fraunhofer ISC und industrieller Expertise von IPPM
Technologies bildete die Grundlage für diese nachhaltige
Kosmetikentwicklung. Das Projektteam denkt bereits über weitere
Anwendungen der speziell formulierten Kieselsäure nach.
Das umweltfreundliche Haarspray wird derzeit für die Abfüllung
vorbereitet. Wenn alle Voraussetzungen erfüllt sind, kommt das Produkt bis
Ende des Jahres 2026 auch auf dem Markt erhältlich sein.
Infokasten
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Materialwissen ist entscheidend für nachhaltige Produktinnovationen. Das
Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg setzt seinen
Fokus auf die chemische Materialforschung und bietet Lösungen rund um
nachhaltige Materialien, Herstell- und Verarbeitungsprozesse. Forschung
und Entwicklung in den Bereichen Biomedizin, Pharmazeutik und Kosmetik
wird am Fraunhofer ISC am Translationszentrum für Regenerative Therapien
TLZ-RT durchgeführt, zum Beispiel zellbasierte Gewebemodelle,
Biomaterialien und tierversuchsfreie Verfahren zum Testen von Wirkstoffen.
Damit unterstützt das TLZ-RT nicht nur die schnelle und kosteneffiziente
Entwicklung von Medikamenten, sondern trägt auch zur Vermeidung von
Tierversuchen bei.
IPPM Technologies GmbH bietet intelligente Lösungen für die
mikrowellengestützte Verarbeitung. IPPM Technologies entwickelt sichere
und energieeffiziente Prozesse im kontinuierlichen Fluss, beispielsweise
für die Herstellung chemischer Verbindungen und Produkte wie Polymere,
Nanomaterialien und Zwischenprodukte für die Agrar- und Pharmaindustrie.
Das Projekt: Niedermolekulares Silica zur Substitution von nichtabbaubaren
Polymeren für nachhaltige Naturkosmetika am Beispiel eines in situ
polymerisierbaren versprühbaren Haarfestigers, Förderkennzeichen:
KK5454202FF2, gefördert im Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)
vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Eingeladen zum "Innovationstag Mittelstand 2026" des BMWE am 11. Juni
2026.
